Nature：構建出英國最大的人誘導性多能幹細胞庫，揭示出常見基因變異

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在一項新的研究中，一個包括英國韋爾科姆基金會桑格研究所在內的聯盟構建出英國最大的高質量的源自健康人的人誘導性多能幹細胞（induced pluripotent stem cell, iPSC, iPS細胞）庫。這個iPS細胞庫包含上百種幹細胞系。在經過全面地標註之後，這些幹細胞系可供獨立研究，是科學家們研究人發育和疾病的一種強大的資源。相關研究結果於2017年5月10日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Common genetic variation drives molecular heterogeneity in human iPSCs」。

通過與英國倫敦國王學院、歐洲生物信息研究所、鄧迪大學和劍橋大學合作，這項研究也史無前例詳細地探究了這些來自健康人的幹細胞系之間存在的大量變異。

技術進步使得獲得一種成體細胞並利用特定的生長條件讓它返回到早期的胚胎狀態成為可能。這會導致iPS細胞產生。iPS細胞能夠變成體內的任何一種細胞類型。這些細胞有巨大的科學潛力用於研究癌症、阿爾茨海默病和心臟病等疾病的產生和影響。

然而，構建iPS細胞的過程是漫長的和複雜的，而且僅有少量實驗室能夠描述它們的細胞特徵以便使得它們適合給其他的科學家們使用。

人誘導性多能幹細胞計劃（Human Induced Pluripotent Stem Cell Initiative, HipSci）利用標準化方法大規模地構建iPS細胞來研究健康人之間的差別。利用301名健康志願者捐獻的皮膚活組織構建參考幹細胞庫，並且構建來自每個人的多種幹細胞系。

這些研究人員構建出711種幹細胞系，並且獲得關於它們的基因組、它們表達的蛋白和每個幹細胞系的細胞生物學特徵的詳細信息。學術研究人員和產業人員能夠得到HipSci產生的幹細胞系和數據。

這個計劃花了4年才完成。它需要很多不同專長的研究人員合作採用一種跨學科方法。

論文共同通信作者、韋爾科姆基金會桑格研究所研究員Daniel Gaffney博士說，「我們構建出來自健康志願者的一種綜合的高質量參照人iPS細胞系庫。每種iPS細胞系得到廣泛的研究，而且更廣泛的研究界可得到這些細胞系和它們的標註數據。這種資源是研究人員構建出很多疾病的更好細胞模型的墊腳石，這是因為他們能夠研究很多細胞類型（包括正常情形下無法獲得的那些細胞）的疾病風險。」

通過構建來自每個健康人的一種以上的幹細胞系，這些研究人員能夠確定來自同個人的幹細胞系類似性。

論文共同通信作者、倫敦國王學院研究員、HipSci副首席科學家Fiona Watt教授說，「很多構建幹細胞的其他努力著重關注罕見疾病。在我們的研究中，我們構建出來自上百名健康志願者的幹細胞系來研究常見的基因變異。我們能夠證實來自同一個人的多種iPS細胞系具有類似的特徵，並且揭示出我們在iPS細胞系中觀察到的高達46%的差異是由於個人之間的差異。這些數據將允許研究人員以健康人為參照研究疾病變異。」

論文共同通信作者、歐洲生物信息研究所研究員Oliver Stegle博士說，「僅當大規模地系統性地構建和描述這些幹細胞系，這項研究才可能得以開展。為了有助我們理解這些幹細胞系之間的差異，我們在多種分子層面（從這些細胞系的基因組到它們的細胞生物學特徵）上收集大量的數據。這種表型分析將為其他的科學家們提供一種巨大的資源。所產生的這些數據已有助更加清晰地了解一種典型的人iPS細胞看起來像什麼。」

韋爾科姆基金會桑格研究所遺傳學與分子科學主任Michael Dunn博士認為，正是多年來構建高質量的得到很好描述的人iPS細胞系資源才取得極其出色的結果，這有助在未來研究人基因對健康和疾病的影響，而且通過確保所有人都能公開地訪問這種資源，這將為更多的重大發現鋪平道路。

原始出處：

Helena Kilpinen, Angela Goncalves, Andreas Leha et al. Common genetic variation drives molecular heterogeneity in human ipsCs. Nature, Published online 10 May 2017, doi:10.1038/nature22403

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